DE4114394A1

DE4114394A1 - Welded joint between branch pipe and main pipe - is reinforced by welded on collar and gussets whose plane is 90 deg. to axis of main pipe

Info

Publication number: DE4114394A1
Application number: DE19914114394
Authority: DE
Inventors: Peter Dipl Ing Bartel
Original assignee: ZITTAU TECH HOCHSCHULE
Current assignee: ZITTAU TECH HOCHSCHULE
Priority date: 1990-05-11
Filing date: 1991-04-29
Publication date: 1991-11-14
Also published as: DD294326A5

Abstract

The junction of a branch pipe (2) to a main pipe (1) is reinforced by means of a collar (3) which is so shaped that the edge of its central hole coincides with the line of the welded joint between the branch pipe (2) and the main pipe (1). Gusset plates (4,5) are welded between the collar (3) and the main pipe so that the plane of each gusset is at 90 deg. to the axis of the main pipe and the gussets (4,5) are diametrically opposite to each other. Additional gussets (6,7) are positioned at 45 deg. to the axis of the main pipe (1) on the side of the branch pipe which makes an acute angle with the main pipe. USE - Pipework on board ships.

Description

Die Erfindung betrifft die Versteifung von Hohlkörperverzweigungen großer Abmessungen. Objekte, bei denen die Anwendung der Erfindung möglich und zweckmäßig ist, sind insbesondere Verteilleitungen von Wasserkraftanlagen.The invention relates to the stiffening of hollow body branches large dimensions. Objects where the application the invention is possible and useful, in particular Distribution lines of hydropower plants.

Es sind Versteifungskonstruktionen für zylindrische Abzweigstücke bekannt (DRP 6 68 606), die den schwächenden Ausschnitt des Grundrohres mit einem Rahmen nach Art eines Bogenzweiecks verstärken, der auf dem Grundrohr aufliegt und es völlig umschließt, wenn das Verhältnis von Stutzendurchmesser zu Grundrohrdurchmesser gegen eins geht. Das im Sinne einer Wanddickenverstärkung flach auf dem Grundrohr angeordnete Blech tangiert die eigentlich zu versteifende Durchdringungslinie der Rohrschalen nur in begrenztem Maße. Eine weitere Ausführungsform bei DRP 6 68 606 sind geometrisch kompliziert angeordnete fächerförmig ausgebildete Stegbleche auf und im Bereich der Verschneidungslinie, die untereinander zusätzlich durch Querstege verbunden sind. Diese Art der Versteifung ist mit einem sehr hohen Fertigungsaufwand verbunden.They are stiffening constructions for cylindrical branch pieces known (DRP 6 68 606), the debilitating section of the base tube with a frame in the manner of an arched purpose reinforce that rests on the base tube and it completely encloses if the ratio of nozzle diameter to base tube diameter goes towards one. That in Meaning of a wall thickness reinforcement flat on the base pipe arranged sheet metal affects the one that is actually to be stiffened Penetration line of the pipe shells only to a limited extent. Another embodiment in DRP 6 68 606 are geometric intricately arranged fan-shaped Web plates on and in the area of the intersection line, the are additionally connected to each other by crossbars. This type of stiffening is very expensive to manufacture connected.

Nach DRP 6 70 287 ist bekannt, daß unmittelbar auf der Durchdringungslinie in ihrer Längsrichtung ein Kragen von mindestens der Höhe einer doppelten Wanddicke des Grundrohres angeschweißt ist. Mit einer solchen Kragenanordnung werden die, z. B. unter Innendruckbelastung, auftretenden Biegebeanspruchungen zum Teil aufgenommen, ohne daß dabei die anderen gefährdeten Bereiche eine Versteifung erfahren. Des weiteren ist eine Versteifungsanordnung in DE 9 45 726 genannt, bei der das Grundrohr mit einer Flachstahlschleife versehen ist, die nur mit der Durchdringungslinie an der Stelle, wo der Grundrohrausschnitt rechtwinkelig zur Grundrohrachse seine größte Breite hat, in Berührung steht und die mit einem Flachstahlring, der den Stutzen umschließt, Verbindung hat. Bei dieser Vorgehensweise wird die Durchdringungslinie nur an zwei Stellen versteift. Die Anwendung der Flachstahlschleife, die jetzt stofflich mit dem Grundrohr verbunden ist, in Verbindung mit DRP 6 70 287 ist ebenfalls bekannt. Neben der sehr materialintensiven Art dieser beiden Konstruktionen werden bei letzterer zudem noch weite ungestörte Bereiche des Grundrohres versteift, infolgedessen sich zusätzliche Biegebeanspruchungen ausbilden.According to DRP 6 70 287 it is known that directly on the penetration line in its longitudinal direction a collar of at least the height of a double wall thickness of the base pipe is welded on. With such a collar arrangement the, e.g. B. under internal pressure, occurring bending stresses partly recorded without the others endangered areas. Of a stiffening arrangement is also mentioned in DE 9 45 726, where the base pipe with a flat steel loop is provided that only with the penetration line on the Place where the base tube cutout is perpendicular to the base tube axis has its greatest width, is in contact and with a flat steel ring that surrounds the nozzle, Has connection. With this approach, the line of penetration only stiffened in two places. The application the flat steel loop, which is now material with the base tube is connected in connection with DRP 6 70 287 is also known. In addition to the very material-intensive nature of this Both constructions are still wide with the latter undisturbed areas of the base pipe stiffened as a result additional bending stresses develop.

Ziel der Erfindung ist es, ein Versteifungsträgersystem für eingangs genannte Art von Abzweigstücken zu schaffen, bei welchem unter geringem Material- und Fertigungsaufwand die im Bereich der Durchdringungslinie auftretenden Maximalbeanspruchungen infolge der dortigen Randbedingungen weitestgehend kompensiert werden.The aim of the invention is to provide a stiffening support system for to create the type of branch pieces mentioned at which with low material and manufacturing costs maximum stresses occurring in the area of the penetration line largely as a result of the local conditions be compensated.

Der Erfindung liegt die technische Aufgabe zugrunde, durch geeignete Ausbildung eines Versteifungsträgersystems für Abzweigstücke, die aus einem durchgehenden zylindrischen oder kegeligen Grundrohr und einem davon abzweigenden zylindrischen oder kegeligen Rohr gebildet werden, unter vorteilhafter Nutzung einer Kragenversteifung, die Zielstellung der Erfindung weitestgehend zu erfüllen. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß auf das durch den Stutzenausschnitt geschwächte Grundrohr an den Orten seiner höchsten Beanspruchung Versteifungselement angebracht sind. Dazu werden dort, wo der Grundrohrausschnitt rechtwinkelig zur Grundrohrachse seine größte Breite hat, quer zur Strömungsrichtung außen auf das Grundrohr ausgehend von der Kragenversteifung Stege angeordnet, die nicht unmittelbar deren Höhe haben müssen und die nahezu tangential am Grundrohr so auslaufen, daß sie circa ⅛ des Umfanges berühren. Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist, daß derartige Versteifungselemente ebenfalls, ausgehend von ersteren bei rund 45° des Stutzenteilkreiswinkels in Abzweigrichtung Anordnung finden. Dort sind sie radial zum Stutzen ausgerichtet. Bei senkrechten Abzweigstücken sind sie nahezu radialsymmetrisch unter einem Winkel von 90° angeordnet. Sämtliche Versteifungselemente schränken in dieser Anordnung das Tordieren des Versteifungskragens bei Belastung des Abzweigstücks wesentlich ein.The invention is based on the technical problem suitable formation of a stiffening support system for Branch pieces consisting of a continuous cylindrical or conical base tube and a cylindrical branching from it or tapered tube with the advantageous use of a collar stiffener, the aim of the invention as much as possible fulfill. According to the invention, the object is achieved by that on the weakened base pipe through the neck opening stiffening element at the places of its highest stress are attached. For this, where the Cut out the base tube perpendicular to the base tube axis has the greatest width, transversely to the flow direction on the outside Base tube arranged from the collar stiffening webs, who do not have to have their height immediately and which run out almost tangentially on the base pipe so that they Touch approximately ⅛ of the circumference. Another feature of Invention is that such stiffening elements also starting from the former at around 45 ° of the nozzle pitch circle angle Find the arrangement in the branch direction. There they are aligned radially to the nozzle. With vertical branch pieces they are almost radially symmetrical at an angle arranged by 90 °. All stiffening elements limit the twisting of the stiffening collar in this arrangement essential when loading the branch a.

Eine entscheidende positive Wirkung des gesamten Versteifungssystems besteht zudem darin, daß die maximalen Beanspruchungen kompensiert werden, ohne dabei wesentlich den für das Tragverhalten vorteilhaften werkstoffausnutzenden Membranspannungszustand der angrenzenden Bereiche der Rohrschalen durch Schaffung zusätzlicher Unstetigkeitsstellen zu beeinflussen.A decisive positive effect of the entire stiffening system is also that the maximum stresses be compensated for without significantly reducing the advantageous material exploitation for the load-bearing behavior Membrane stress state of the adjacent areas of the pipe shells by creating additional discontinuities to influence.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. An embodiment of the invention is in the drawing shown and is described in more detail below.

Es zeigt:It shows:

Fig. 1: Hauptansicht des Abzweigstückes, Fig. 1: Main view of the junction piece,

Fig. 2: eine Schnittdarstellung quer zum Grundrohr und Fig. 2 is a sectional view transverse to the base tube and

Fig. 3: die Ansicht auf dem Stutzen. Fig. 3: the view on the neck.

Wie aus Fig. 1 hervorgeht, wird das Abzweigstück aus einem zylindrischen Grundrohr 1 und einem zylindrischen Stutzen 2 gebildet. Die Rohrachsen liegen in einer Ebene und sind schräg zueinander angeordnet. Entlang der gemeinsamen Durchdringungslinie der Rohre ist außen eine Kragenversteifung 3 stoffschlüssig angeordnet. Die Höhe der Kragenversteifung 3 ist so bemessen, daß sie circa ¼ des Grundrohrdurchmessers beträgt. Dort, wo der Grundrohrausschnitt rechtwinkelig zur Grundrohrachse seine größte Breite aufweist, nach Fig. 3 bei gleich 90° bzw. 270°, sind unter Anschluß an die Kragenversteifung je eine Versteifung 4 und 5 quer zur Grundrohrachse angeordnet. Sie laufen am Grundrohr nahezu tangential aus und berühren es dabei stoffschlüssig auf einer Länge von rund ⅛ seines Umfangs. Die Anschlußhöhe zur Kragenversteifung 3 ist mit ⁵/₆ von dieser bemessen. Dazugehörig sind ausgehend von den Querversteifungen 4 und 5 in einer Stutzenteilkreisentfernung von 45° in Abzweigrichtung, nach Fig. 3 bei α gleich 135° und 225°, je eine weitere Versteifung in radialer Stutzenrichtung auf dem Grundrohr angeordnet. Sie laufen ebenfalls tangential aus. Mit ihnen wird neben der Versteifung des Grundrohres ein Tordieren der Kragenversteifung 3 eingeschränkt.
Aufstellen der verwendeten BezugszeichenAs can be seen from FIG. 1, the branch piece is formed from a cylindrical base tube 1 and a cylindrical connecting piece 2 . The pipe axes lie in one plane and are arranged at an angle to each other. Along the common line of penetration of the tubes, a collar stiffener 3 is arranged cohesively. The height of the collar stiffener 3 is dimensioned so that it is approximately ¼ of the base tube diameter. Where the base tube cutout has its greatest width at right angles to the base tube axis, according to FIG. 3 at the same 90 ° or 270 °, a stiffener 4 and 5 are arranged transversely to the base tube axis with connection to the collar reinforcement. They run out almost tangentially on the base pipe and touch it cohesively over a length of around ⅛ of its circumference. The connection height to the collar stiffener 3 is dimensioned with ⁵ / ₆ of this. Associated with this, starting from the transverse stiffeners 4 and 5 , a further stiffening in the radial stub direction is arranged on the base pipe in a branch pitch circle distance of 45 ° in the branch direction, according to FIG. 3 at α equal to 135 ° and 225 °. They also run out tangentially. In addition to stiffening the base tube, twisting of the collar stiffener 3 is restricted with them.
Setting up the reference numerals used

1 zylindrisches Grundrohr
2 zylindrischer Stutzen
3 Kragenversteifung
4 Querversteifung
6 Versteifung radial zum Stutzen
7 Versteifung radial zum Stutzen
α Stutzenteilkreiswinkel 1 cylindrical base tube
2 cylindrical sockets
3 collar reinforcement
4 cross bracing
6 radial stiffening to the nozzle
7 radial stiffening to the nozzle
α nozzle pitch circle angle

Claims

1. stiffening support system for branch pieces, in particular for hydropower plants, which consist of a continuous cylindrical or conical base pipe and a branching cylindrical or conical socket, and on their common penetration line a known stiffening collar is arranged, characterized in that on a base pipe ( 1 ) preferably flat stiffening elements ( 4, 5, 6 and 7 ), which connect to a stiffening collar ( 3 ) and which run out almost tangentially to the base pipe ( 1 ), find a cohesive arrangement, and on the one hand preferably across the base pipe ( 1 ) to approximately circa of its circumference are arranged, where the base pipe cutout has its greatest width at right angles to the base pipe axis and, on the other hand, preferably radially to the connecting piece ( 2 ) at the connecting piece pitch circle angle α of approximately 45 °, starting in the branching direction from the place where the basic pipe cutout has its greatest width at right angles to the basic pipe axis, are arranged.

2. stiffening support system for branch pieces according to item 1, characterized in that in the case of vertical branch pieces the stiffening elements ( 6 and 7 ) are arranged radially to the connecting piece ( 2 ) almost radially symmetrically at an angle of 90 °.